Опорный узел

В опорном узле верхний пояс упирается в плиту (упорная плита) с рёбрами жёсткости, приваренную к вертикальным фасонкам сварного башмака. Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщина фасонок принята 0,8 см (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 - Опорный узел фермы

1 – опорная плита; 2 – вертикальные фасонки сварного башмака; 3 – упорная плита; 4 – рёбра жёсткости упорной плиты; 5 – болт Æ14 мм, l =115 мм; 6 – накладки для соединения башмака с верхним поясом; 7 – верхний пояс фермы; 8 – нижний пояс фермы (2Æ18 S400); 9 – соединительная прокладка ∠75´50´5, l =150 мм.

Определяем площадь опирания торца верхнего пояса на упорную плиту башмака из условия смятия под действием максимальной сжимающей силы N_d=169,25кН:

А_оп=N_d/f_cm,0,d=169,25/1,96=86,35 см²,

где f_cm,0,d=f_cm,0,d×k_х×k_mod/g_n=14×1,2×1,05/0,9=19,6 МПа=1,96 кН/cм²,

здесь f_cm,0,d=14 МПа – расчетное сопротивление сосны смятию вдоль волокон для 2-го сорта для элементов прямоугольного сечения шириной от 0,11 до 0.13 м при высоте сечения от 0.11 до 0.5 м (таблица 6.4[1]).

Приняв ширину плиты равной ширине верхнего пояса, находим длину плиты: l_п=А_оп/b_п=86,35/11,5=7,51 см. Конструктивно принимаем l_п = 2×h/3=2×23,1/3=15,4 см.

Принимаем l _п = 16 см.

Тогда:s_cm,0,d=169,25/(11,5∙16)=0,92 кН/cм²<f_cm,0,d=1,96 кН/cм². Упорную плиту проектируем с ребрами жесткости.

Проверяем местную прочность упорной плиты на изгиб. Для этого рассмотрим среднюю часть упорной плиты как прямоугольную плиту, свободно опёртую по четырём сторонам, которыми являются вертикальные фасонки башмака и рёбра жёсткости упорной плиты. Вертикальные фасонки толщиной по 8 мм располагаем на расстоянии 100 мм в свету(100+8+8=116мм>115мм).

Расчёт ведём по формулам теории упругости, приведенным в [6]. Расчётные пролёты опёртой по четырём сторонам плиты:

a=8,8+0,8=9,6 см, b=10,0+0,8=10,8 см.

При b/a=10,8/9,6=1,125 согласно таблицы 4.5 [6] a=0.057.

Изгибающий момент в такой плите: M_п=a×s_cm,0,d×a²=0.057×0,92×9,6² = 4,83 кН×см.

Крайние участки упорной плиты рассмотрим как консоли. Расчёт ведём для полосы шириной 1 см. При с = 3,2 см – М_к = s_cm,0,d × с²/2 = 0,92×3,2²/2 = 4,71 кН×см.

По наибольшему из найденных для двух участков плиты изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты по формуле (4.13) [6]:

,

где R_y=240 МПа=24.0 кН/см² – расчетное сопротивление при изгибе стали класса С255 толщиной от 2 до 20 мм (таблица 2.3 (таблица 51*) [4]).

Принимаем t_пл,у=12 мм.

Проверяем общую прочность упорной плиты на изгиб. Расчёт ведём приближенно как расчёт балок таврового сечения пролётом, равным расстоянию между осями вертикальных фасонок l =10,0+0,8=10,8 см(рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Упорная плита башмака с рёбрами жёсткости

Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты (l _пл/2=80 мм):

N=O₁/2=169,25/2=84,625кН,

где O₁=169,25 кН – максимальное сжимающее усилие в опорной панели верхнего пояса.

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 11,5 см: q=84,625 /11,5=7,36 кН/см.

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

М=84,625×10,8/4–7,36×10,8²/8=121,18 кН×см.

Определяем момент сопротивления заштрихованной части сечения плиты.

Расстояние от нижней грани ребер жесткости до центра тяжести сечения

y=S_x/А=50,56/12,8 =3,8 см,

где S_x=1.2×8,0×(3,8+1.2/2) +0,8×3,8 ×1,9=48,02 см³,

А=1.2×8,0 + 0,8×3,8 =12,64 см²,

I_x=8,0×1,2³/12 + 8,0×1,2∙0,6² + 0,8×3,8³/12 + 0,8×3,8×1,9² = 19,24 см⁴,

W_min=I_x/y=19,24/3,8 =5,06 см³.

s = 121,18/5,06=23,95 кН/см² = 239,5 МПа < R_y×g_c/g_n=240×1,0/0,9 = 266,67 МПа.

Запас прочности [(266,67–239,5)/266,67]´100%=10,19% < 15%.

Рассчитываем опорную плиту. Полагаем, что опорная плита башмака опирается на брус из такой же древесины, что и ферма. Определяем размеры опорной плиты.

Длина опорной плиты l_пл принимается исходя из конструктивных требований (таблица 39 [4]) не менее значения:

l _пл,min= b_мф+2×(d_ф +2×1.5×d_от)= 10+2×0,8+2×2×1.5×1,3 = 19.4 см.

где b_мф =10 см – расстояние между фасонками;

d_ф=0,8 см – толщина вертикальной фасонки;

d_от=1.3 см – предварительной принятый диаметр отверстия под болт, крепящий ферму к колонне.

Принимаем длину опорной плиты l _п =20 см.

Максимальная опорная реакция фермы от постоянной нагрузки и снеговой нагрузки по всему пролету по закону треугольника

F_А=0.5×G_d× l +0.229×Q_d,D× l =

Требуемая ширина опорной плиты будет равна:

b_тр=F_А/(f_cm,90· l _n)=

Принимаем размеры плиты b_пл×l_n= 14´20см.

s_cm,90,d= <f_cm,90,d×k_х×k_mod/g_n=

где f_cm,90,d = МПа – расчетное сопротивление сосны 2-го сорта местному смятию поперёк волокон в узловых примыканиях элементов (таблица 6.4[1]).

Запас прочности

Толщину опорной плиты находим из условия изгиба:

— консольного участка М_к=s_cm,90,d×с²/2=

— среднего участка M_п=s_cm,90,d×a²/8=

где: с= см – вылет консоли;

а= см – пролёт среднего участка.

При ширине расчётной полосы в 1 см находим толщину плиту:

Принимаем t_пл,оп=

Находим длину сварных швов, крепящих арматуру нижнего пояса к вертикальным фасонкам.

Принимаем ручную сварку электродом Э60 (ГОСТ 9467-75*), для которого (таблица 4.4 (таблица 4*) [4]). В соответствии с таблицей 4.5 (таблицей 38*) [4] принимаем катет шва Для выбраного катета шва при ручной сварке и (таблица 4.2(таблица 34*) [4]). Для стали S400 (таблица 7 [8]) и соответственно

Так как расчет ведем по металлу шва. Тогда требуемые расчетные длины швов составят:

Конструктивно длина шва равна:

Принимаем l_w =9 см.

Дата добавления: 2015-07-12